Choisir le bon réducteur de vitesse : guide pratique

Un réducteur de vitesse, aussi appelé réducteur ou boîte de vitesses, est un mécanisme qui contrôle le couple et la vitesse de sortie d'une machine, généralement un moteur. En ajustant le couple et la vitesse, une machine peut mieux exploiter sa puissance pour une plus large gamme d'applications. Les réducteurs sont utilisés dans de nombreux contextes industriels : lignes d'assemblage, lignes de production, convoyeurs. Au-delà de l'industrie, on les trouve couramment dans l'automobile comme élément essentiel de la boîte de vitesses. Pour sélectionner le bon réducteur pour une application donnée, les critères principaux sont :

• Vitesse et puissance d'entrée
• Vitesse de sortie souhaitée ou couple de sortie souhaité
• Caractéristiques d'utilisation : heures par jour, type de choc ou vibration dans le système
• Degré de force de cisaillement
• Configuration de l'unité : entrée par arbre ou alésage creux, sortie par arbre ou alésage creux
• Orientation de l'unité : ex. pour un réducteur à vis sans fin à angle droit, vis au-dessus ou en dessous, arbres horizontaux ou verticaux
• Matériaux spéciaux : peintures résistantes à la corrosion, boîtier et arbres en acier inoxydable
• Facteur de service

Pourquoi le facteur de service est-il important ?

Le point de départ pour la plupart des fabricants de réducteurs est la définition d'un facteur de service. Cet outil permet de corriger des paramètres tels que le type d'entrée, les heures d'utilisation par jour, et les chocs ou vibrations présents dans l'application. Une application avec impacts irréguliers, comme le broyage, nécessitera un facteur de service plus élevé qu'une application à charge uniforme. De même, un dispositif utilisé occasionnellement aura un facteur plus faible qu'un dispositif fonctionnant 24h/24.

Que signifie la classe de service ?

Une fois ce facteur déterminé, il définit la classe de service. Une unité entraînée par un moteur asynchrone ordinaire entraînant un convoyeur à vitesse constante et charge uniforme pendant 20 heures par jour serait généralement de classe de service 2. Les fabricants fournissent des graphiques basés sur la classe de service. Pour les utiliser, il faut connaître la puissance d'entrée, la classe de service et le rapport de réduction souhaité. Notre exemple : moteur de 2 ch (1,5 kW) et besoin d'un rapport 15:1. Sur le graphique, à l'intersection de 2 ch et 15:1, on sélectionne une unité de taille 726.

Selon le système de numérotation du fabricant, la taille 726 définit une unité avec un entre-axes de 2,62 pouces. Pour confirmer la sélection et valider un niveau de couple ou de vitesse spécifique, les fabricants fournissent des graphiques montrant ces valeurs. Un diagramme montrera les valeurs pour l'entrée d'un moteur type C (à bride) ou à accouplement direct (sans bride). Cela vérifie qu'avec une réduction 15:1, le réducteur à bride taille 726 délivrera 116,7 tr/min, et avec un moteur 2 ch, fournira jusqu'à 994 lb-pi de couple.

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Qu'est-ce que la charge transversale ?

Après avoir sélectionné la taille de l'unité, le catalogue ou le site du fabricant indiquera la valeur maximale de charge latérale admissible pour cette taille. Si la charge de l'application dépasse la valeur admissible, le réducteur devra être surdimensionné pour tenir compte de la charge latérale.

Montage du réducteur de vitesse

À ce stade, la taille et les capacités de l'unité sont définies. L'étape suivante consiste à définir les propriétés d'assemblage. Bien qu'il existe plusieurs configurations de montage courantes, les fabricants offrent une large gamme d'options pour chaque taille.

Le montage le plus courant est une entrée à bride avec alésage creux pour moteur à bride type C, combinée à un arbre de sortie s'étendant vers la gauche, mais de nombreuses autres possibilités existent : pieds de fixation au-dessus ou au-dessous du corps, sorties creuses, configurations d'entrée et de sortie variées. Tous les fabricants fournissent leurs options de montage et les informations dimensionnelles dans leurs catalogues et sites web.

Graisse, joints et moteurs

La plupart des fabricants proposent l'option de livrer le réducteur pré-rempli de lubrifiant (par défaut, les unités sont souvent livrées vides pour permettre le remplissage sur site). Comme de nombreux réducteurs sont finalement montés sur un moteur à bride type C, de nombreux fabricants offrent aussi le service d'intégrer le moteur au réducteur et d'expédier l'ensemble comme une unité unique.

Types d'engrenages

Les engrenages à vis sans fin, qui utilisent un contact de glissement, réduisent la vitesse, augmentent le contact dentaire et la friction. Cette friction génère plus de chaleur et un lubrifiant plus épais (viscosité plus élevée) est approprié. À l'inverse, un engrenage hélicoïdal utilisant un contact de roulement est plus efficace, et des lubrifiants moins visqueux conviennent mieux. Notez que les vitesses plus élevées (unités à coefficient plus faible) produisent plus de chaleur, et les numéros de viscosité peuvent devoir être ajustés en conséquence.

Pour tout type d'engrenage, l'environnement de fonctionnement et la température ambiante affectent le choix de la viscosité du lubrifiant. Des températures de fonctionnement plus élevées nécessitent des graisses à viscosité plus élevée car la résistance à l'écoulement diminue à mesure que l'huile chauffe.

Choisir le bon réducteur de vitesse

Tous les fabricants fournissent des manuels d'instructions avec leurs produits. Ils ont réalisé des tests en laboratoire pour déterminer la viscosité d'huile appropriée aux conditions de fonctionnement. Généralement, la plupart des unités à engrenages hélicoïdaux fonctionnant dans un environnement industriel à 40 °C (104 °F) performeraient bien avec du SAE 10W pour les vitesses élevées (3000 tr/min) jusqu'au SAE 40 pour les vitesses basses. Des températures ambiantes plus basses décaleraient cette plage du SAE 10W au SAE 20W. Pour les unités à vis sans fin, le SAE 140 (600W) conviendrait pour des températures ambiantes de 40 °C, tandis que des poids plus élevés seraient requis pour des températures plus élevées.

En comparant un réducteur de vitesse à une boîte de vitesses, la terminologie est souvent la seule différence. Car tous les réducteurs de vitesse sont des boîtes de vitesses. Cependant, toutes les boîtes de vitesses ne sont pas des réducteurs de vitesse. Cela peut sembler compliqué, mais c'est en fait simple.

Les réducteurs de vitesse sont des transmissions engrenées entre le moteur et la machine. Leur but est de réduire la vitesse de rotation transmise entre ces deux points. Ils prennent le couple généré par le moteur (entrée) et le multiplient. Ensuite, comme leur nom l'indique, ils réduisent la vitesse (vitesse de rotation de sortie) de l'entrée pour que la sortie soit à la bonne vitesse.

Le terme "boîte de vitesses" est simplement un terme générique pour un train d'engrenages entre un moteur et une machine. Donc, tous les réducteurs de vitesse sont des boîtes de vitesses. Cependant, toutes les boîtes de vitesses ne réduisent pas la vitesse d'entrée. Bien que rare, une boîte de vitesses peut être conçue pour augmenter la vitesse d'entrée. Le type le plus courant de boîtes de vitesses reste le réducteur de vitesse, mais il ne serait pas correct de dire que toutes les boîtes de vitesses sont des réducteurs.